1、机械制造工艺学课程设计说明书设计题目: 设计“CA6140 车床拔叉”零件的机械加工工艺规程及工艺装备（大批生产）工序卡及 CAD 图纸联系 QQ153893706设 计 者 指导教师 合肥学院2008.7.1前 言通过所学的专业课知识（公差与配合 、 工程材料 、 机械原理 、 机械设计制造 、 机械制造技术基础等）和金工实习使我们对机械设计制造有了一定的感性和理性认识。这次机床工艺及夹具设计让我们对所学的专业课得以复习、巩固和应用。是理论和实践相结合的有效手段。不仅为大四的毕业设计做准备，而且为以后的工作打下一定的基础。在这次设计中，我们主要设计 C6140 拨叉的夹具。在设计中阅读大量的
2、参考资料并且得到老师的指导由于能力有限在设计中难免有不足之处，恳请各位老师、同学批评指正。一、零件的分析（一）零件的作用题目给定的零件是 C6140 拨叉（见附图 1）它位于车床变速机构中，主要其换挡作用。通过拨叉的拨动使车床滑移齿轮与不同的齿轮啮合从而达到要求的主轴转速。宽度为 30mm 的面的尺寸精度要求很高，在拨叉工作工程中，和如果拨叉和槽的配合尺寸精度不高或者它们之间的空隙很大时。滑移齿轮就达不到很高的定位精度，这样滑移齿轮就不能很好的与其他齿轮进行正确有效的啮合。从而影响整个传动系统的工作。所以拨叉宽度为 30mm 的面和槽之间要达到很高的配合精度。（二）零件的工艺分析CA6140
3、拨叉共有两组加工表面：1、这一组加工表面包括:A 端面和轴线与 A 端面相垂直的 花键底孔2、这一组加工表面包括: 六个方齿花键孔，及 25mm 花键底孔两端的275倒角。对于两组加工表面可先加工一组表面，再用专用夹具加工另一组表面。二、工艺规程设计（一）确定毛坯的制造形式此次所设计的拨叉材料为 HT200，根据材料成型工艺可知用金属型铸造。该零件能够承受较大载荷和冲击载荷，能够满足使用要求。因为生产纲领为大批量生产。因为零件形状简单故毛坯形状需与零件的形状尽量接近，又因内孔很小，可不铸出。毛坯零件图见附图 2。 （二）基准面的选择1、粗基准的选择：因为要保证花键的中心线垂直于拨动滑移齿轮的右
4、端面。所以以 40 的外圆表面为粗基准。2、精基准的选择：为了保证定位基准和加工工艺基准重合，所以选择零件的左端面为精基准。（三）制定工艺路线工艺路线方案一：工序一：铸造毛坯；工序二：粗、半精铣左端面 C 面，工序三：钻孔并扩花键底孔 22 并锪 275倒角；工序四：拉花键 25H7工序五：粗、半精铣底面 D 面；工序六：钻配作孔、螺纹孔；工序七：粗、半精铣槽；工序八：去毛刺；工序九：终检，入库。工艺路线方案二：工序一：铸造毛坯；工序二：粗、半精铣左端面 C 面，工序三：终检，入库。工序四：拉花键 25H7工序五：粗铣底面 D 面及 18H11 槽；工序六：半精铣底面 D 面及 18H11 槽
5、；工序七：钻配作孔、螺纹孔；工序八：去毛刺；工序九：钻孔并扩花键底孔 22 并锪 275倒角；比较两种工序加工方案，考虑到加工过程中粗精铣同一面可用同一夹具和刀具，为了减少换夹具及刀具的时间，缩短加工工时提高加工效率，故采用第一种加工方案。（四） 、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定：C6140 拨叉材料为 HT200 毛坯质量为 0.84kg， b=220MPa，HBS=157。根据上述原始资料和加工工艺，分别确定各个加工表面的机械加工余量，工序尺寸以及毛坯尺寸。根据零件图计算轮廓尺寸，长 40mm，宽为 80mm，高为 75mm，故零件最大轮廓尺寸为 80mm。选取公差等级 CT 由机
6、械制造技术基础课程设计指南 中表 5-1 可查得毛坯件的公差等级为 810 级， ，取为 10 级。求铸件尺寸公差 根据加工面的基本尺寸和铸件公差等级 CT，由机械制造技术基础课程设计指南中表 5-3 可查得尺寸公差为 CT=3.2mm求机械加工余量由机械制造技术基础课程设计指南表 5-5 查得机械加工余量等级范围为 DF，取为 E 级求 RAM（要求的机械加工余量）对所有的加工表面取同一数值，由机械制造技术基础课程设计指南表 5-4 查得最大轮廓尺寸为 80mm、机械加工余量为 E 级，得 RAM 数值为 0.7mm。求毛坯尺寸 2-M8 通孔和 5 锥孔较小铸成实心； C、面单侧加工，应由
7、机械制造技术基础课程设计指南式 5-2 求出，即： R=F+RAM+CT/2=80+0.7+3.2/2=82.3mmD 面为单侧加工，毛坯尺寸由机械制造技术基础课程设计指南式 5-1求出，即：R=F+RAM+CT/2=72+0.7+3.2/2=74.3mm为了简化铸件的形状取 R75mm铸件毛坯尺寸公差与加工余量见下表：项目 C 面 D 面公差等级 CT 10 10加工面基本尺寸 80 72铸件尺寸公差 3.2 3.2机械加工余量等级 E ERAM 0.7 0.7毛坯基本尺寸 82.3 751、C 面的单边总加工余量为 Z2.3mm。查机械制造技术基础课程设计指南表 5-49 精加工余量故粗加
8、工余量为 Z1.3m2、D 面精加工余量同 C 面 Z1mm 故 D 面粗加工余量 Z2mm3、花键孔要求以花键外径定心，故采用拉削加工内空尺寸为 。由机械制造技术基础课程设计指南表 5-42 却定12H孔的加工余量分配：钻孔： 20mm扩孔： 22mm拉花键孔(6- 25H7* *6H9)12H4、铣 18H11 槽由机械制造技术基础课程设计指南表 5-41 查得粗铣后半精铣宽度余量Z3mm 粗铣后公差为+0.18+0.27 半精铣后公差为+0.11（IT11）（五）确定切削用量及基本工时工序一：铸造毛坯工序二：粗、半精铣左端面 7540 面即 C 面。一、 粗铣面 7540 面1、 背吃刀
9、量的确定因为切削余量较小故一次切削就可切除所有余量故 a10=z=1.3mm。2、 进给量的确定。选用硬质合金端铣刀刀具材料为 YG6 铣刀直径为 8mm 齿数为 10，选用 X5032，立式升降台铣床，功率为 7.5KW。由 实用机械加工工艺手册表 1192 可查得每齿进给量 fz0.140.24mm 取fz0.2mm/z3、 铣削速度的确定。由实用机械加工工艺手册表 11-94 可查得灰铸铁的硬度为150225HBS，查得 Vc=6010m/min。则主轴转速为n1000Vc/ D238.8437.9r/min 。V ff zZn477.6875.6r/mm。故取 n300r/min ，V
10、 f480mm/min。切削工时：由切削用量简明手册表 3.26 可查得入切量及超切量Y+ =12mm。故t fVYL 48012750.18mim。二、 精铣 7540 面1、 背吃刀量的确定由实用机械加工工艺手册表 6-30 查得半精铣的铣削用量为 1mm ，即 ap1mm。2、 进给量的确定选用与粗铣刀同样的刀具与机床，由实用机械加工工艺手册表11-92 要求表面粗糙度为 3.2 查得每转进给量为 0.51.0 故取0.5mm/r3、 铣削速度的确定由实用机械加工工艺手册查得铣削速度为 60110m/min 则机床主轴转速 n1000Vc/ D=238.8437.9r/mim 取 n 3
11、00r/min，则Vf150mm/min。4、 计算切削工时由切削用量简明手册表 3.26 查得入切量和超切量Y+ 12mm。则t fVYL 150280.61mim工序三 钻 22 花键底孔，扩花键底孔 22 倒 275o倒角1、 钻 20 的孔。1） 决定进给量由切削用量简明手册表 2.7 选择高速钢麻花钻头其直径do20mm。铸铁的硬度大于 200HBS 查得进给量 f=0.430.53mm/r 由于Yd80/204 查得修正系数 Ktf0.95 则 f0.410.50mm/r。由切削用量简明手册表 2.8 可查得钻头强度允许的进给量为f1.75mm/r 。由切削用量简明手册表 2.9
12、可知机床进给机构强度所允许的钻削进给量。选用 Z525 钻床由表 2.35 查得进给机构允许的最大抗力Fmax8830N，d o 20.5，查 f0.93mm/s，故取 f0.48 由切削用量简明手册表 2.19 查得高速钢钻头钻孔的轴向力F5510N 小于 Fmax，故可用。2） 确定钻头的磨钝标准及寿命。由切削用量简明手册表 2.12 查的钻头后刀面最大磨损量取0.6mm，寿命为 T=15mim。 3） 确定切削速度odvn102*4.38286.6r/min由切削用量简明手册表 2.35 取 n272r/min 则实际切削速度Vc 17.1 m/min。10Dn01.74）检验机床扭矩及
13、功率 由切削用量简明手册表 2.20 可查得 f 0.5 mm/r 时，Mc76.81Nm。当nc 272r/min 时由切削用量简明手册 表 2.35 可查得 Mm144.2Nm。由切削用量简明手册表 2.23 查得 Pc1.1 kw。Pe2.60.817.76 kw。因为 Mc Mm，Pc Pe，故所选切削用量可用。f 0.48mm/r ，nn c272r/min。Vc17m/min。计算基本工时：tm fL由切削用量简明手册表 2.29 查得入切量与超切量分别为 10mm 和 10mm。故：tm 0.69 mim。nfL48.0*271二、扩 20 孔。1、确定背吃刀量由切削用量简明手册
14、查得背吃刀量为 2mm。2、确定进给量由切削用量简明手册查的 f0.60.7mm/r。根据机床说明书取f0.62mm/r3、计算切削速度1.7*32312Vn5.78.5 m/min由此可知主轴的的转速为：n82.5r/min根据机床说明书取 n140r/min，则实际切削速度v 9.67 m/min104V4、计算切削工时由切削用量简明手册表 2.5 可查得 Kv 3060，取 Kv45。 由机械加工工艺手册表 3.5.1 查得 tm ，式中各参数：fnL21L=80mm，L 11.7072.107 ，取 L12mm。故tm0.8min工序四 拉花键孔由机械加工工艺手册表 4.1-42 拉刀
15、的齿开量查得矩形花键拉刀，工件材料铸铁的齿开量为 0.040.1mm，取齿开量为 0.06mm。拉削速度由机械加工工艺手册表 4.165 查得表面粗糙度要切 Ra 1.252.5，拉削速度为 级的花键拉削速度为Vc4.53.5 m/min 取 Vc3 m/min拉削级别由机械加工工艺手册表 4.166 查得。拉削加工工时t zvfkLZb10式中 Zb 为单面余量 Zb 1.5 mm25L 为拉削表明长度 L80 mm为拉削系数，取 1.2K 考虑机床返回行程系数取 k1.4v 为拉削速度fz 为拉刀单面齿开量z 为拉刀同时工作齿数 z L/PP 为拉刀齿距 P（1.251.5） 1.3580
16、12 mm所以拉刀同时工作齿数为zL/P=80/12 7所以t *06.3141285.0.16 min工序五 粗、精铣 8030 面一、粗铣 8030 面1、加工余量的确定由前面可知粗加工加工余量为 2 mm，加工余量较小故采用一次切削故ap2 mm。2、切削用量的确定由机械加工工艺手册表 2.120 选择高速钢立铣刀，铣刀直径为 16 mm 齿数为 3。由机械加工工艺手册表 2.196 查得加工材料为灰铸铁，铣削宽度为awd o/4，铣刀的铣削速度为 v18.29m/min，每齿进给量为 0.0630.102 mm/z则主轴转速为n =358.3577.2 r/minD10取 n460r/
17、min，由此可得 Vf 0.093 460zn124.2 mm/min3、铣削加工工时的计算由机械加工工艺手册表 2.194 可查得t ivlLwf21式中i 为次给次数 i 8430od0.5d o+（0.51.0）9 mm1l12 mm 取 2 mml则t 5.86 min.4980精铣 8030 面1、加工背吃刀量 ap 的确定由前面可知道精铣的加工余量为 1 mm，故 ap1 mm2、进给量的确定由精铣加工工艺手册表 2.172 查得高速钢立铣刀直径为 16 mm，选用与粗铣时同一铣刀和机床。铣削宽度为 aw3 mm 是的每齿进给量为 0.080.05 mm/z，因为表精度要求较高故
18、fz 0.06 mm/z3、切削用量的确定由机械加工工艺手册表 2.175 查得铣刀磨钝标准查得后刀面最大磨损限度为 0.20.25 mm。由机械加工工艺手册表 2.176 限度寿命查得限度寿命 T=60min。由机械加工工艺手册表 2.1-92 查得 Vc22 m/min，则铣床的主轴转速：n 437.9 r/minodv10取 n460 r/min。 则 Vff z*z*n0.06*3*460=82.8 mm/min4、计算铣削加工工时由上面可知t ivlLwf21式中、 、 与上述所相同。wl12l30/310i将各参数代入上式可得：t 108.29011 min工序六 钻两 M8 底孔
19、及攻螺纹1、选择切削用量选择高速钢直柄麻花钻直径为 7，钻头形状为双锥修磨横刃。由切削用量简明手册表 2.7 查得进给量 f0.360.44mm/r，由切削用量简明手册表 2.83 和钻头允许的进给量确定进给量 f0.86mm/r。由切削用量简明手册表 2.9 机床进给机构所允许的钻削进给量查得 f1.6mm/r。故由 Z525型立式钻创说明书取 f0.36mm/r。2、确定钻头磨钝标准及寿命由切削用量简明手册表 2.12 查得磨钝标准为 0.50.8 寿命为T35min。3、确定切削速度由切削用量简明手册表 2.15 查得切削速度为 V18m/min。则主轴转速为 n 818.9 r/min
20、。Dv10由 Z525 钻床说明书由就近原则取 n680 r/min。故实际切削速度为v14.9 m/min4、校核机床扭矩及功率由切削用量简明手册表 2.20 查得FyZoFf kfdCMKcdMcVP30=420, =1 0.8， =0.206, 2.0, =0.8FCFZFyCMZy4207 20.360.81f1298.3 NMc0.2067 20.360.814.5 NmPc 0.32 KW7*309.145根据 Z525 机床说明书可知 Mm=42.2 Nm, Pe=2.8*0.81=2.26 KW, Fmax=8830 N 由于上面所算出的的数据都小于机床的各个相应的参数，故机床
21、符合要求。5、计算钻削加工工时由切削用量简明手册表 2.29 查得入切量和超切量 y 的值为 6 mm。故t nfyL680*3.10.07 min因为表面存在俩加工孔故加工工时为 T=2t0.14 min。二、攻 M8 螺纹由机械加工工艺手册表 7.2-4 选用 M8 细柄机用丝锥，在普通钻床上攻丝。由机械加工工艺手册表 7.2-13 在普通钻床上攻丝切削速度表查得Vc1112 m/min。故钻床主轴的转速为：我 n 437.9 477.7 r/minDVc10由 Z525 的说明书的参数可取 n392 r/min。故实际切削速度为Vc9.8 mm/min攻螺纹机动实际的计算我 tm 11n
22、pl其中： ：工件螺纹的长度 10 mm。ll：丝锥切削长度 22 mm。11：攻螺纹是的超切量 （23）P 取 3。：攻螺纹是的转速 392 r/min。nn：丝锥退出时的转速 680 r/min。1 1P:螺距。工序七 铣 18H11 的槽一、粗铣 18H11 槽1、选择与加工 8030 平面同一规格的铣刀，同一铣床。因为槽深为 35 mm 故铣 18H11 槽时底边留有 5 mm 的加工余量，精铣以达到图纸所规定的表面粗糙度的要求故 ap30 mm2、切削用量的确定由机械加工工艺手册表 2.1-96 查得切削速度为V1829 m/min 每齿进给量为 fz0.0630.102 mm/z
23、取 fz0.09 mm/z。则铣床主轴转速为n =358.3577.2 r/minD10根据机床说明书可取 n460 r/min。则实际转速为Vff znz0.093460124.2 mm/min3、切削加工工时由机械加工工艺手册表 2.1-99 查得iVlltfwm21 .4900.82 min二、半精铣 18H11 槽1、选取与粗铣 18H11 槽同一规格的铣刀，背吃刀量 ap5 mm。2、确定进给量由机械加工工艺手册表 2.1-72 查得每齿进给量为 fz0.050.08 mm/z 取 fz0.06 mm/z。由机械加工工艺手册表 2.1-75 查得后刀面最大磨损限度为0.220.25
24、mm。由表 2.1-76 查得铣刀寿命为 T60 min3、切削用量的确定由机械加工工艺手册表 2.1-92 查得 V22 m/min，则主轴转速n =437.9 r/minDV10根据机床的说明书确定主轴转速为 n460 r/min。则 Vff znz82.8 mm/min4、计算切削工时由机械加工工艺手册表 2.1-99 查得iVlltfwm21*8.9401.2 min（二）夹具设计1定位基准的选择由零件图可知，其设计基准为花键孔中心线和工件的右加工表面（A）为定位基准。因此选用工件以加工右端面（A）和花键心轴的中心线为主定位基准。2.定位误差分析由于槽的轴向尺寸的设计基准与定位基准重合
25、，故轴向尺寸无基准不重合度误差。径向尺寸无极限偏差、形状和位置公差，故径向尺寸无基准不重合度误差。即不必考虑定位误差，只需保证夹具的花键心轴的制造精度和安装精度。3夹具设计及操作说明如前所述,在设计夹具时,应该注意提高劳动率.为此,在螺母夹紧时采用开口垫圈,以便装卸,夹具体底面上的一对定位键可使整个夹具在机床工作台上有正确的安装位置,以利于铣削加工。结果，本夹具总体的感觉还比较紧凑。夹具上装有对刀块装置，可使夹具在一批零件的加工之前很好的对刀（与塞尺配合使用） ；同时，夹具体底面上的一对定位键可使整个夹具在机床工作台上有一正确的安装位置，以有利于铣削加工。铣床夹具的装配图及夹具体零件图分别见附
26、图 3 附图 4。三、夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。经分析决定设计第七道工序铣 18H11 槽的铣床专用夹具。一、 问题的提出本夹具用来铣 18H11 槽，该槽相对于花键孔中心有一定的技术要求。因此在本道工序加工时，在考虑零件的技术要求的前提下降低劳动强度提高劳动生产率。二、 夹具设计1、定位基准的选择由零件图知，18H11 槽的两边相对于花键孔中心线有垂直度要求，其设计基准是花键孔中心线，为了使定位误差为零，故选择以花键孔中心线为主要定位基准，所以由定位其准不重合引起的误差为零。 2、.夹紧机构 根据零件的定位方案、加工方法、生产率要求，运用手动夹
27、紧可以满足。采用螺旋夹紧机构，通过拧紧夹紧螺母 7 使工件夹紧，有效提高了工作效率。手动螺旋夹紧是可靠的，可免去夹紧力计算。3.对刀装置 采用直角对刀块对刀，可使夹具在一批零件的加工之前很好的对刀（与塞尺配合使用）4.夹具与机床连接元件 夹具体底面上的一对定位键可使整个夹具在机床工作台上有正确的安装位置,以利于铣削加工。5.使用说明 安装工件时，先将工件花键孔装入定位心轴，安装开口垫圈，用夹紧螺母拧紧，夹紧工件。6. 结构特点 该夹具结构简单，操作方便，容易铸成，加工定位方便。参考文献：1、艾兴 肖诗纲 切削用量简明手册 机械工业出版社2、王光斗 王春福 机床夹具设计手册 上海科学技术出版社3、孟宪栋 刘彤安 机床夹具图册 机械工业出版社4、冯道 机械零件切削加工工艺与技术标准实用手册 机械工业出版社5、吴宗泽 罗盛国 机械设计课程设计手册 高等教育出版社6、 机械加工工艺手册 机械工业出版社7、陈铁鸣 机械设计 哈尔滨工业大学出版社8、 机械加工工艺手册1、2 卷 主编王先逵 机械工业出版社9、 实用机械加工工艺手册 主编陈宏钧 机械工业出版10、 机械加工工艺手册 主编李洪 北京出版社
